铸渗技术：金属基表面复合材料的研究与进展

"铸渗法制备金属基表面复合材料的研究现状与进展 (2005年)" 铸渗技术，又称涂覆铸造或浸渗，是一种新兴的金属基表面复合材料制造工艺，它结合了传统的铸造技术和表面复合强化技术。通过这种工艺，可以在铸造过程中利用浇注和凝固产生的余热，实现金属基体与复合材料的一次性成型。这种技术的优势在于，它能够减少能耗，简化生产流程，并且能够在金属基体表面形成梯度分布的合金元素，从而提高材料的硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性。 相较于粉末冶金、金属喷涂、真空离子溅射、激光处理等非铸造表面强化方法，铸渗技术无需专用设备，操作简便，生产周期短，成本较低，且能保持零件原有形状，允许进行后续的热处理。更重要的是，铸渗工艺允许根据实际需求灵活选择母材的化学成分，以优化复合层与基体的性能匹配，同时，复合层的厚度、成分和微观结构也可根据工件的具体性能要求进行定制。 尽管铸渗机理复杂，涉及到固相材料与液态金属之间的质量、能量和动量传递，以及一系列物理化学反应，但其基本过程主要包括三个步骤：第一，液态金属填充模具并在固态基体表面形成薄层；第二，液态金属中的强化颗粒通过毛细作用渗透到基体表面的微孔或缺陷中；第三，随着冷却和凝固，这些强化颗粒被固定在基体中，形成复合层。这一过程通常受到温度、压力、时间、颗粒尺寸和形状等因素的影响。 20世纪90年代以来，中国在铸渗法表面粒子增强复合材料的研究上取得了显著的进步。美国、德国、日本和南非等国也在这一领域进行了深入研究，开发出各种新型的铸渗材料和工艺。然而，目前铸渗技术仍面临一些挑战，如控制颗粒分布均匀性、防止基体与复合层的界面反应、优化工艺参数以提高复合层的质量和性能等。 展望未来，铸渗技术有望在航空航天、汽车、机械制造等领域得到更广泛的应用。通过进一步研究和完善，可以解决现有问题，提高复合材料的综合性能，降低生产成本，满足更多高端应用的需求。同时，随着新材料和新工艺的不断涌现，铸渗技术的创新与应用将不断拓展，为金属基复合材料的发展注入新的活力。